El castell de Montjuïc consta de quatre baluards, dos localitzats als angles de la cortina de la façana principal i dos més situats ja al segon recinte.
El baluard de Sant Carles
El baluard de Sant Carles, situat a l’extrem est del Castell, és l’únic dels quatre que Cermeño va crear de bell nou amb l’objectiu de dotar de defensa la banda marítima. Es tracta del baluard més petit dels quatre que té el Castell i deu el seu nom al rei Carles III de Borbó (1759-1788). La seva edificació suposava el reforçament de les defenses del sector litoral, que tan sols comptava amb una bateria. Fins al moment, el tancament d’aquest flanc es realitzava simplement gràcies al mur que naixia de l’extrem del primitiu fortí i voltava seguint el recorregut de l’actual camí cobert. La construcció es dóna per a finalitzada el 1773.
Presenta una planta pentagonal regular, habitual en aquest tipus de construccions, i està situat uns 14 metres per sobre del fossat perimetral. L’escarpa o talús està edificada amb maçoneria de calç i pedra revestida amb carreuó. El flanc i l'ala esquerres estan dotats de troneres -obertura practicada en la paret d'una fortificació per on poden disparar-se els canons a cobert del foc enemic- que servien per protegir el pont d’entrada del Castell, i dues garites que servien d’aixopluc dels sentinelles. El baluard podia contenir fins a dotze peces d’artilleria, entre canons i obusos, i fins a cinc morters.
A sota del terraplè, al flanc marítim, es disposen dues naus paral·leles i cobertes amb volta de canó i amb set finestres, que estaven destinades a l’emmagatzematge de queviures i artilleria i que connectaven amb les dependències de la part subterrània de la cortina de mar. Sobre les voltes es va organitzar un sistema de recollida i extracció de les aigües que es filtraven a través de les terres del parapet. La documentació recollida parla d’un sistema de tubs de ceràmica i conductes de maó a les voltes que permetia l’expulsió d’aquestes aigües a l’exterior mitjançant gàrgoles, alguna de les quals encara es troba en funcionament. Amb posterioritat, aquestes naus van ser utilitzades com a espais del Museu Militar. A la part superior del terraplè s’hi conserven dues bateries d’artilleria.
El baluard de Sant Carles no va sofrir canvis remarcables pel que fa al seu ús fins a la transformació del primer recinte en Museu Militar i parc públic. Entre 1937-38, s’hi van col·locar quatre bateries de costa que van acabar servint per a les salves d’honor. Amb l’obertura al públic, el 1963, es va pavimentar el terraplè i es van condicionar les troneres com a miradors del fossat; les dues naus de la banda de mar, tanmateix, es van convertir en sales d’exposició del Museu Militar i les del fossat, en magatzem.
El baluard de Santa Amàlia
El baluard de Santa Amàlia es va edificar també durant la reforma de Cermeño. Era, però, la continuació pel flanc dret de l’antic baluard de Santa Isabel, edificat en època del virrei Velasco i al qual se li havia canviat el nom en honor a la reina Maria Amàlia de Saxònia, esposa de Carles III.
El baluard s’aixeca 14 metres sobre una planta pentagonal irregular amb l’angle orientat al nord. L’escarpa -el talús de la part baixa de la muralla, que forma una de les parets del fossat- està construïda amb maçoneria de calç i pedra revestida amb carreuó. Tots els costats del baluard estan proveïts de troneres -obertura practicada en el mur d'una fortificació per a poder disparar un canó a cobert del foc enemic- i tres garites. El baluard podia disposar de fins a vint-i-vuit peces d’artilleria, entre canons i obusos, i més de sis elements de morter. Al corredor elevat encara s’hi poden apreciar les marques dels riells d’una sèrie de peces d’artilleria. Al centre del baluard hi ha un pou que comunica amb una cisterna subterrània de dues naus que s’abasteix gràcies a les aigües pluvials i que tenia com a funció principal proveir d’aigua la fortalesa.
El baluard de Velasco
Després de la Guerra dels Segadors (mitjan segle XVII) es devia fer una primera prefiguració del que havia de ser el nou castell de Montjuïc, que ja preveia la construcció del segon recinte amb els dos baluards dels extrems i també el de Santa Amàlia. Els treballs ja estaven en marxa cap al 1672, però serà amb motiu de la guerra amb França, cap al 1694 que es donarà un impuls important als treballs.
El baluard de Velasco, situat al segon recinte del castell, és el més gran dels quatre i està situat a l’extrem interior de la muntanya i orientat cap a la vall del Llobregat. Està dedicat al virrei Francisco Fernández de Velasco, impulsor de la seva construcció, i probablement té com a precedent un de més antic dedicat a sant Felip. El virrei Velasco va impulsar les obres de fortificació del castell, dissenyades per l’enginyer militar Josep Chafrion (1653-1698) i executades pel mestre de cases Pau Martí. Amb el pas de la ciutat a mans de l’arxiduc Carles, les obres al segon recinte es van aturar i no es van reprendre fins després de la guerra de Successió (1700-1714).
La gran reforma de Cermeño pràcticament no afectarà l’estructura del baluard i es mantindrà amb el mateix aspecte que a dia d’avui, ja que no se’n modificarà el seu ús i es mantindrà com a posició defensiva. Es té constància, però, que en cert moment s’hi van edificar barracons com a magatzems d’artilleria i, posteriorment, amb la transformació del primer recinte en Museu Militar i parc públic, es van habilitar com a zona de telecomunicacions.
El baluard de la Llengua de Serp
Aquest baluard, anomenat així per a la seva forma triangular, està situat al punt més vulnerable del Castell. Formava part de l'estructura del segon recinte, dissenyada i començada a construir al segle XVII amb una formulació més allargada que la de l'actual. La voluntat de Cermeño era la d’edificar un recinte exterior que protegís els sectors sud i oest del fortí, els més dèbils a causa de l’orografia de l’espai, que el feien fàcilment accessible per als atacants. Veient que es tractava del lloc per on l’exèrcit de Felip V havia assaltat el castell l’any 1706, Cermeño va identificar la necessitat d’incrementar la capacitat defensiva del baluard i en va dissenyar la seva transformació tot escurçant la seva llargada i completant la seva estructura anterior de semi baluard. També va ampliar una petita bassa i va convertir la zona més extrema en una defensa exterior coneguda com a lluneta de mar.
El de la Llengua de Serp, a diferència dels altres baluards, consta d’una planta triangular i amb l’angle orientat al sud; també té troneres a la banda dreta i als flancs, així com dues garites, i s’uneix al baluard de Velasco mitjançant una cortina. Amb la transformació del Castell en Museu Militar i parc públic, als anys 70, es van construir una sèrie d’edificis al terraplè per acollir-hi una companyia de telecomunicacions.